モザンビークで実施された66kVケーブル主絶縁不良試験

Aug 30, 2024

Ⅰ.テスト前の準備

テスト時間 2024/7/22
テスト場所 アフリカ、モザンビーク
敷設方法 直埋め
両端 一端は変電所の屋外端子に位置し、もう一端は変電所内の屋内GISに接続されています。
使用器具 T8ケーブル故障位置特定システム
基本サイト情報 66 kVケーブルの2回線が両端で同じ端子位置に並列に接続されています。現在、屋外端の2つのケーブル端子は分離されていますが、GIS端は短絡されたままです(RR、SS、TT)。各回線の長さは約2.8 kmで、断面積630 mm²の単心アルミニウム導体で構成され、三相配置(R—黄、S—緑、T—赤)で配置されています。ケーブルには3つのジョイントがあります:2つの絶縁ジョイントと1つのストレートスルージョイント。屋外終端からストレートスルージョイントまでの区間はクロスボンディングされ、ストレートスルージョイントとGIS端子のシースは直接接地されています。ケーブルはまだ使用されていませんでした。試運転前に、相電圧の2倍の直流耐電圧試験が成功裏に完了しました。初期通電時、絶縁の破壊が起こる前に、ストレートスルージョイントの金属シールドで火災が発生しました。故障前に電力は遮断されませんでした。数分後、主絶縁の破壊が発生し、ストレートスルージョイント位置の金属シースが燃えて深刻な損傷を受けました。損傷したジョイントを切断して再終端した後、ケーブルは再び故障しました—今回は再通電時に瞬時に故障しました。ストレートスルージョイントの外見は視覚的に無傷のままで、故障の目に見える兆候はありませんでした。絶縁抵抗試験では、相Rは良好な状態を保っていましたが、相SとT間の絶縁抵抗はゼロと測定されました。現在の課題は、相SとT間の主絶縁故障を特定することです。

Ⅱ.テストプロセス

ステップ1:故障の性質を決定する

メガーを使用してR、S、T相の絶縁抵抗測定を行い、故障特性を次のように決定しました:S相とT相(ST)間に主絶縁故障が特定されました。

テストは変電所の屋外端子から行われました。(注:GIS内でRR、SS、TT相が一緒に短絡されているため、テストケーブルの遠端は実質的に変電所の同じ屋外端子位置にあります。)

テスト相 R S T
主絶縁 主絶縁 主絶縁
故障抵抗 エンドレス 0MΩ 0MΩ
故障ですか? 無傷 故障 故障

ステップ2: 故障事前位置特定

01. まず、健全なR相ケーブルを全長にわたって参照としてテストしました。図1に示すように、単一ケーブルの長さは2,743メートルです。中央の2つの異なる正弦波反射波形は絶縁接合部の位置を示し、終端近くの弱い正弦波反射は直通接合部の位置を示しています。

02. 低電圧パルス法を使用して、S相ケーブルの全長をR相の全長と比較してテストします。以下の図2に示すように、赤い波形はS相の故障波形を表し、黒い波形はR相の全長を表しています。R相は「赤いマーカー」の位置で断線していることが観察でき、GIS端子から約417.9メートルの位置にあり、断線点はストレートスルージョイントの位置と完全に一致しています。故障はストレートスルージョイントにあると疑われています。

ステップ3: ケーブル経路検索

ケーブル経路情報は明確で、検索の必要はありません。

ステップ4: 故障位置精度

S相:

01. S相に圧力をかけた後、直通接合部室に行って観察しました。接合部の外観は以前に検査されており、問題はありませんでした。しかし、室内の接合部に近づくと、かすかな放電音が聞こえ、接合部で内部絶縁故障が発生した可能性が疑われました。

02. 接合部を解剖することに決定しました。以下の図3に示すように、ケーブル接合部の主端は焦げており、金属シールドが損傷しています。しかし、ケーブル自体は切断されておらず、電力伝送に影響を与える故障はここには位置していないことを示しています。

03. 上記の図2に示す波形を再分析し、テストゲインを増加させ、ローカルカーソル位置をズームインしました。以下の図4に示すように、切断波形の位置は直通接合部の位置と完全には一致せず、実際には約15メートル離れていることがわかりました。

04. S相ケーブルに圧力をかけた後、故障位置は接合部の15メートル手前と特定されました。装置は明確な放電音を検出し、故障点での最小音響時間差は5.8ミリ秒でした。故障位置は以下の図5に示されています。

05. この場所で即時に掘削を行うことができず、現場での検証も不可能なため、後続の掘削後に確認を行います。S相の故障点は無事に位置特定されました。

T相:

01. T相の低電圧パルス試験波形も全長波形であり、T相が断線ではなく、絶縁破壊による高抵抗接地故障であることを示しています。距離測定には、高電圧ユニットと併用するパルス電流法が必要です。故障距離は約5430メートルと測定され、これは単回線ケーブル長(GISでのTT相短絡)を超えており、故障点が他の回線のT相上にあることを示唆しています。

02. テスト端を切り替え、他の回路のT相の故障波形を圧力下で測定しました。故障波形は以下の図6に示されています。この波形の1周期は50メートルの故障距離に対応します。

03.近端局近くの30メートルの予備コイルを除去した後、故障点がケーブル端子近くで見つかりました。圧力をかけた後、特定の場所で明らかな地面の振動が感じられました。ランダムに掘削が行われ、T相の故障点が成功裡に特定され、以下の図7に示すように。

04.故障点のケーブルを切断した後、両ケーブルセクションで絶縁テストが行われ、両方が合格しました。T相の故障が成功裡に特定されました。

III. テストのまとめ

01.絶縁接合部の金属シースは分割され、切断されています。接合部の波形は通常より明確です。金属遮蔽が完全に接続されている直通接合部の場合、波形の反射は弱く、検出が難しいです。この時、各接合部間の距離を比較して判断することができます。一般的に、クロス相互接続された大セクションのケーブルの3つのセグメントは同じ長さです。

02.故障テストでは、複数の証明書を注意深く分析する必要があります。故障が特定されるまで、すべての特殊な状況が可能です。

03. このストレートスルージョイントは、相互接続されたケーブルの大部分の終点であり、金属シースは直接接地されなければなりません。接続されているGIS端の金属シースも保護のために適切に接地されなければなりません。そうでない場合、そのセクションのシースは、ケーブル電流の動作中または地面への短絡中に加熱し続けます。これは、単芯電圧がその金属シースに誘導電圧を生成し、ループの存在が循環電流を引き起こし、それがケーブルの加熱を引き起こすためです。両方のストレートスルージョイントにおける金属遮蔽の故障の理由は、この問題によるものです。

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